金属材料剪切弹性常数g的测定资料.doc

金属材料剪切弹性常数 G 的测定材料的剪切弹性模量 G是衡量材料抵抗剪切变形能力的性能参数,也是材料的弹性常数之一,工程上在对受扭构件进行刚度设计或校核时,必须运用这一性能参数。材料的剪切弹性模量 G,可以通过实验测定,并在测定的过程中验证剪切虎克定律。对于各向同性材料还可通过)1(2??? EG 的关系式确定 G值。一、实验目的 G。 。二、实验仪器和设备 。 。 。三、实验原理和扭角仪工作原理剪切弹性模量是线弹性范围内剪应力??与剪应变??之比,且圆轴扭转试验中试样上的各点处于纯剪应力状态。所以通常用线弹性范围内的圆轴扭转试验来测定低碳钢的剪切弹性模量 G。由材料力学知,等直圆轴试样受扭转时,其相对扭转角φ= TL 0 /GI ρ,由此推知: G= TL 0/φI ρ( 1-39 ) 式中: T为扭矩, L 0为试样原始标距, φ为试样标距两端截面间的相对扭转角, I ρ为试样横截面的极惯性矩。扭矩 T 可由小型扭角试验台上所施加的外力偶矩通过静力平衡条件求得或直接从扭转试验机的示力度盘上读取;试样的原始标距 L 0可用量具测得,其横截面上的极惯性矩 I ρ也可计算求得。但由于试样材料是在线弹性范围内试验其相对扭转角φ很小,需用扭角仪图 1-25 扭角仪的安装测取,将扭角仪的 A、B两个环,如图 1-25 所示分别固定在试样标距两端截面上,当试样受扭时,固夹在试样上的 AC 、 BDE 臂杆就会绕试样轴线转动,推杆 BDE 将使安装在 AC 杆上的百分表指针走动。设指针走动的位移为δ,百分表顶杆与试样轴线间的距离为?,则 A、B两截面间的相对扭转角为????( rad ) 若扭角仪百分表的读数在扭矩 T i时为 A i,在下一级扭矩 T i+1时为 A i+1则百分表的读数差为ΔA i=A i+1-A i ,因为百分表的分度值为 ,则在扭矩增量为ΔT i=T i+1-T i 时, A、B两截面间的相对位移δ= ×Δ A i mm 。将试样安装在扭转试验机上,采用等增量法逐级加载。根据低碳钢的比例扭转剪应力??来选取最终扭矩 T p ,一般取 T p<T max = ?? W T ,其中 W T 为试样材料的抗扭截面模量,而??可从有关手册中查得或按??= s?估算。取初扭矩 T 0= max ,分 5—7级加载,而试验机的测力度盘按 T p为度盘满量程的 40% ~80% 选取。按式( 1-39 )可计算出各级加载过程中的剪切弹性模量?????????IALT ILTG ii iii???/ / 0 0( 1-40 ) 再取其平均值得: ??? NI inGG 1/ ( 1-41 ) 当用最小二乘法处理数据时,可得: ?????????? ni i nini ii ni iAi iI TLT TI LG 1 1 201 1 2001 .0?????????( 1-42 ) 式( 1-40 )——式( 1-42 )中i=1,2,……,n,n为加载级数。如果试验过程中, 在扭矩增量ΔT i下的相应的百分表读数差ΔA i基本相等,这就验证了剪切虎克定律。若用小型扭角试验台,其测 G原理与上述基本相同。四、实验步